CN105369258A - 一种金属件的表面腐蚀处理工艺 - Google Patents

一种金属件的表面腐蚀处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属件的表面腐蚀处理工艺，所述包括以下步骤：1)前处理；2)表面预处理；3)镀膜；4)氧化处理；5)擦干，金属件表面镀膜，防止其腐蚀。

Description

一种金属件的表面腐蚀处理工艺
技术领域
本发明涉及金属件加工领域，特别涉及一种金属件的表面腐蚀处理工艺。
背景技术
目前，以金属材料制作的拥有漂亮和经久耐用的外观的电子产品，将受到众多消费者的青睐和追捧；但初期投资费用和不良率偏高、加工时间、金属强度、表面精细处理等问题阻碍了金属材料的外观件发展，而现有技术中以镁铝合金材料模内注塑后，外观喷涂或电镀处理为基础，使得产品的设计已达到极限，也逐渐失去竞争力。目前，手机市场的竞争点分析，主要集中于产品外形设计与尺寸大小的竞争，即使0.1mm也可以减少的话还想减少的这种趋势中，手机设计工程已达到了不能再减少产品厚度的水准。从最近发表的手机的设计概念来看,竞争在于画面被进一步扩大,而手机厚度向更薄，尺寸向更小发展，但是已达到物理极限。
现有技术在金属件(如手机外壳、平板电脑外壳体等)表面离子镀膜的工艺属于空白，原有技术只能用于金属件水电镀或塑胶件真空镀膜，其缺点是金属件水镀颜色单一；而塑胶件真空镀色彩丰富但壳体强度极低，不能满足手机尺寸变大后对壳体强度的要求。防止金属腐蚀的方法有很多种，主要的有：1、提高金属材料内在耐腐蚀性能；2、涂、镀非金属材料或者非金属保护层；3、处理腐蚀介质；4、电化学保护。
而在本专利申请中，主要讨论的是在金属表面构成金属保护层的表面处理方法，在金属构件的表面镀上一种反应不活跃的金属或者合金，作为保护层，以减慢腐蚀速度，用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯及各种合金，或采用电沉积的方法在金属表面镀上一层金属或者合金，或将被保护的金属材料或制品浸渍在熔融的金属中，使其表面形成一层保护性金属覆盖层，或喷镀将粉末金属放入喷枪中，高温熔融粉末金属将其喷涂到待保护的金属表面，上述方法各有优劣，但是或者是存在镀层金属和保护金属融合性不好，镀层生硬，容易剥落，或者存在制备方法复杂、难度高、不适应大规模生产、或者不能满足工艺要求或者抗腐蚀能力不符合实际情况的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种金属件的表面腐蚀处理工艺，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种金属件的表面腐蚀处理工艺，所述包括以下步骤：
1)前处理：对金属件的表面进行抛光处理；
2)表面预处理：包括水洗、氧化、电解和清洗工艺；
3)镀膜：将经过步骤1)处理后的金属件放置于真空室内，采用真空镀膜方法在金属件表面上沉积一层金属薄膜；
4)氧化处理：将镀好金属薄膜的金属件进行阳极氧化处理；
5)擦干：温水浸泡3-5min,通过干布对金属件表面进行擦拭。
优选的，所述其中水洗步骤：用Na(OH)2化学除油，溶液温度控制在60-70℃，彻底清除金属件在加工过程中的油迹；
其中的氧化步骤：用加入钼酸盐的氧化溶液对不锈钢件进行钝化处理，在60-75℃的温度条件下，氧化时间15-28min，其中含有钼酸盐的氧化溶液的成分包括CrO3150-300g/L、H2SO4150-300g/L；
其中的电解步骤：电解处理是将金属件作为阴极，浸泡在有钼酸盐的电解液中，常温下电解5-10min，其中的电解溶液成分包括70-100g/L的CrO3、150-300gL的H2SO4、70-100g/L的Na2MoO4、300-500gL的H3PO4；
其中的清洗步骤：使用30-40℃的温水对金属件表面进行冲洗。
优选的，所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
a)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到3×10-3-5×10-3Pa；
b)金属件预热：开启加热器将真空室内的金属件加热至70℃以上，使得金属件表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
c)向真空室内通入惰性气体，气压控制在0.5-2Pa之间；
d)采用如下两种方式中的任意一种释放金属离子：
a、在真空室内设置金属靶材，在金属靶材上施加大于200V的负电压，使得金属靶材释放出金属离子；
b、在真空室内设置金属膜料，采用电子枪对着金属膜料射击，使得金属膜料释放出金属离子；电子枪的输出功率为10-20KW；
e)金属离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的金属离子在电场的作用下向金属件加速，与金属件表面冲撞后，金属件上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的金属离子替换掉金属件上被溅出的金属离子、并沉积于金属件表面上形成一层金属薄膜。
优选的，所述惰性气体为氦气、氖气或氩气。
优选的，所述阳极氧化处理，按如下步骤进行：
a)碱洗：将镀好金属薄膜的金属件放入碱洗液中进行碱洗脱脂,清除表面有机油脂和无机碳化物；其中，碱洗液包括：60-80g/L氢氧化钠和20g/L表面活性剂；温度为50-70℃，时间为1-2min；
b)水洗：将碱洗后的金属件进行水洗处理；
c)酸洗：将水洗后的金属件放入酸洗液中进行碱洗；其中，酸洗液包括：浓度为15-25％的硫酸,温度为50-60℃，时间为1-2min；
d)将酸洗后的金属件放入溶剂进行化学浸蚀，其中，溶剂为浓度为5-10％的硫酸、浓度为75-85％的磷酸、浓度为15-20％的硝酸中的任意一种，温度为80-95℃，时间为5-10min；
e)将化学浸蚀后的金属件放入250-350ml/L的硝酸中进行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出结晶层；其中，温度为20-30℃，时间为5-8min；
f)将硝酸出光后金属件放入80-150ml/L的硝酸中进行阳极氧化处理，具体工艺参数：温度为20-30℃，电压为12-24V，电流为0.8-2.5A/dm2，时间为30-50min。
优选的，所述擦干步骤中，使用风枪对金属件表面吹干。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明工艺采用真空镀膜方法在金属件表面上形成一层金属薄膜，具体来说，是通过金属靶材或金属膜料释放出金属离子，属离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的金属离子在电场的作用下向金属件加速，与金属件表面冲撞后，金属件上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的金属离子替换掉金属件上被溅出的金属离子、并沉积于金属件表面上形成一层金属薄膜。也就是说，本发明是将金属靶材或金属膜料释放出金属离子替换掉金属件上被溅出的金属离子,而传统镀膜工艺仅仅是将金属靶材或金属膜料沉积于塑料件上。因此，本发明所述方法得到的金属薄膜均匀并且附着力好,增强了产品表面电镀层的耐磨性；其次，本发明将镀好金属薄膜的金属件进行阳极氧化处理，使得镀膜氧化后的色彩丰富，耐腐蚀性能好，提高了金属件的整体强度，且该工艺对环境无污染。
通过上述处理，在不锈钢表面形成了一层厚度为100～700nm的保护膜，该保护膜保护膜中Cr的含量达到40％～50％，而Fe的含量仅为10％～20％，Mo含量增加1倍，这些不锈钢均以稳定氧化态自生成在不锈钢件表面，而对不锈钢件进行电解，它的作用是除去不稳定价态氧化物提高膜的电化学阻抗，增加膜中Mo元素含量，使膜层致密、均匀。该方法采用的都是常见试剂、在相对简单的设备上即可完成、耗时短，工艺工程简单，而实现的效果却能得到抗腐蚀、耐热、抗结垢能力都相当突出的不锈钢件。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：
一种金属件的表面腐蚀处理工艺，所述包括以下步骤：
1)前处理：对金属件的表面进行抛光处理；
2)表面预处理：包括水洗、氧化、电解和清洗工艺；
3)镀膜：将经过步骤1)处理后的金属件放置于真空室内，采用真空镀膜方法在金属件表面上沉积一层金属薄膜；
4)氧化处理：将镀好金属薄膜的金属件进行阳极氧化处理；
5)擦干：温水浸泡3-5min,通过干布对金属件表面进行擦拭。
其中水洗步骤：用Na(OH)2化学除油，溶液温度控制在60℃，彻底清除金属件在加工过程中的油迹；
其中的氧化步骤：用加入钼酸盐的氧化溶液对不锈钢件进行钝化处理，在60℃的温度条件下，氧化时间28min，其中含有钼酸盐的氧化溶液的成分包括CrO3150g/L、H2SO4300g/L；
其中的电解步骤：电解处理是将金属件作为阴极，浸泡在有钼酸盐的电解液中，常温下电解5min，其中的电解溶液成分包括70g/L的CrO3、150gL的H2SO4、70g/L的Na2MoO4、300gL的H3PO4；
其中的清洗步骤：使用30-40℃的温水对金属件表面进行冲洗。
所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
a)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到3×10-3；
b)金属件预热：开启加热器将真空室内的金属件加热至70℃以上，使得金属件表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
c)向真空室内通入惰性气体，气压控制在0.5Pa之间；
d)采用如下两种方式中的任意一种释放金属离子：
a、在真空室内设置金属靶材，在金属靶材上施加大于200V的负电压，使得金属靶材释放出金属离子；
b、在真空室内设置金属膜料，采用电子枪对着金属膜料射击，使得金属膜料释放出金属离子；电子枪的输出功率为10KW；
e)金属离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的金属离子在电场的作用下向金属件加速，与金属件表面冲撞后，金属件上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的金属离子替换掉金属件上被溅出的金属离子、并沉积于金属件表面上形成一层金属薄膜。
优选的，所述惰性气体为氦气、氖气或氩气。
优选的，所述阳极氧化处理，按如下步骤进行：
a)碱洗：将镀好金属薄膜的金属件放入碱洗液中进行碱洗脱脂,清除表面有机油脂和无机碳化物；其中，碱洗液包括：60g/L氢氧化钠和20g/L表面活性剂；温度为50℃，时间为1min；
b)水洗：将碱洗后的金属件进行水洗处理；
c)酸洗：将水洗后的金属件放入酸洗液中进行碱洗；其中，酸洗液包括：浓度为15％的硫酸,温度为50℃，时间为1min；
d)将酸洗后的金属件放入溶剂进行化学浸蚀，其中，溶剂为浓度为5％的硫酸、浓度为75％的磷酸、浓度为15％的硝酸中的任意一种，温度为80℃，时间为5min；
e)将化学浸蚀后的金属件放入250ml/L的硝酸中进行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出结晶层；其中，温度为20℃，时间为8min；
f)将硝酸出光后金属件放入80ml/L的硝酸中进行阳极氧化处理，具体工艺参数：温度为20℃，电压为24V，电流为2.5A/dm2，时间为50min。
所述擦干步骤中，使用风枪对金属件表面吹干。
实施例2：
一种金属件的表面腐蚀处理工艺，所述包括以下步骤：
1)前处理：对金属件的表面进行抛光处理；
2)表面预处理：包括水洗、氧化、电解和清洗工艺；
3)镀膜：将经过步骤1)处理后的金属件放置于真空室内，采用真空镀膜方法在金属件表面上沉积一层金属薄膜；
4)氧化处理：将镀好金属薄膜的金属件进行阳极氧化处理；
5)擦干：温水浸泡5min,通过干布对金属件表面进行擦拭。
优选的，所述其中水洗步骤：用Na(OH)2化学除油，溶液温度控制在70℃，彻底清除金属件在加工过程中的油迹；
其中的氧化步骤：用加入钼酸盐的氧化溶液对不锈钢件进行钝化处理，在75℃的温度条件下，氧化时间28min，其中含有钼酸盐的氧化溶液的成分包括CrO3300g/L、H2SO4300g/L；
其中的电解步骤：电解处理是将金属件作为阴极，浸泡在有钼酸盐的电解液中，常温下电解10min，其中的电解溶液成分包括100g/L的CrO3、300gL的H2SO4、100g/L的Na2MoO4、500gL的H3PO4；
其中的清洗步骤：使用30-40℃的温水对金属件表面进行冲洗。
优选的，所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
a)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到5×10-3Pa；
b)金属件预热：开启加热器将真空室内的金属件加热至70℃以上，使得金属件表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
c)向真空室内通入惰性气体，气压控制在2Pa之间；
d)采用如下两种方式中的任意一种释放金属离子：
a、在真空室内设置金属靶材，在金属靶材上施加大于200V的负电压，使得金属靶材释放出金属离子；
b、在真空室内设置金属膜料，采用电子枪对着金属膜料射击，使得金属膜料释放出金属离子；电子枪的输出功率为20KW；
e)金属离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的金属离子在电场的作用下向金属件加速，与金属件表面冲撞后，金属件上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的金属离子替换掉金属件上被溅出的金属离子、并沉积于金属件表面上形成一层金属薄膜。
优选的，所述惰性气体为氦气、氖气或氩气。
优选的，所述阳极氧化处理，按如下步骤进行：
a)碱洗：将镀好金属薄膜的金属件放入碱洗液中进行碱洗脱脂,清除表面有机油脂和无机碳化物；其中，碱洗液包括：80g/L氢氧化钠和20g/L表面活性剂；温度为70℃，时间为2min；
b)水洗：将碱洗后的金属件进行水洗处理；
c)酸洗：将水洗后的金属件放入酸洗液中进行碱洗；其中，酸洗液包括：浓度为25％的硫酸,温度为60℃，时间为1min；
d)将酸洗后的金属件放入溶剂进行化学浸蚀，其中，溶剂为浓度为10％的硫酸、浓度为85％的磷酸、浓度为20％的硝酸中的任意一种，温度为95℃，时间为5min；
e)将化学浸蚀后的金属件放入350ml/L的硝酸中进行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出结晶层；其中，温度为30℃，时间为5min；
f)将硝酸出光后金属件放入150ml/L的硝酸中进行阳极氧化处理，具体工艺参数：温度为30℃，电压为12V，电流为0.8A/dm2，时间为30min。
所述擦干步骤中，使用风枪对金属件表面吹干。
实施例3：
一种金属件的表面腐蚀处理工艺，所述包括以下步骤：
1)前处理：对金属件的表面进行抛光处理；
2)表面预处理：包括水洗、氧化、电解和清洗工艺；
3)镀膜：将经过步骤1)处理后的金属件放置于真空室内，采用真空镀膜方法在金属件表面上沉积一层金属薄膜；
4)氧化处理：将镀好金属薄膜的金属件进行阳极氧化处理；
5)擦干：温水浸泡4min,通过干布对金属件表面进行擦拭。
优选的，所述其中水洗步骤：用Na(OH)2化学除油，溶液温度控制在65℃，彻底清除金属件在加工过程中的油迹；
其中的氧化步骤：用加入钼酸盐的氧化溶液对不锈钢件进行钝化处理，在68℃的温度条件下，氧化时间23min，其中含有钼酸盐的氧化溶液的成分包括CrO3250g/L、H2SO4250g/L；
其中的电解步骤：电解处理是将金属件作为阴极，浸泡在有钼酸盐的电解液中，常温下电解8min，其中的电解溶液成分包括135g/L的CrO3、250gL的H2SO4、135g/L的Na2MoO4、400gL的H3PO4；
其中的清洗步骤：使用35℃的温水对金属件表面进行冲洗。
优选的，所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
a)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到4×10-3Pa；
b)金属件预热：开启加热器将真空室内的金属件加热至70℃以上，使得金属件表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
c)向真空室内通入惰性气体，气压控制在1.25Pa之间；
d)采用如下两种方式中的任意一种释放金属离子：
a、在真空室内设置金属靶材，在金属靶材上施加大于200V的负电压，使得金属靶材释放出金属离子；
b、在真空室内设置金属膜料，采用电子枪对着金属膜料射击，使得金属膜料释放出金属离子；电子枪的输出功率为15KW；
e)金属离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的金属离子在电场的作用下向金属件加速，与金属件表面冲撞后，金属件上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的金属离子替换掉金属件上被溅出的金属离子、并沉积于金属件表面上形成一层金属薄膜。
优选的，所述惰性气体为氦气、氖气或氩气。
优选的，所述阳极氧化处理，按如下步骤进行：
a)碱洗：将镀好金属薄膜的金属件放入碱洗液中进行碱洗脱脂,清除表面有机油脂和无机碳化物；其中，碱洗液包括：70g/L氢氧化钠和20g/L表面活性剂；温度为60℃，时间为1.5min；
b)水洗：将碱洗后的金属件进行水洗处理；
c)酸洗：将水洗后的金属件放入酸洗液中进行碱洗；其中，酸洗液包括：浓度为20％的硫酸,温度为55℃，时间为1.5min；
d)将酸洗后的金属件放入溶剂进行化学浸蚀，其中，溶剂为浓度为8％的硫酸、浓度为80％的磷酸、浓度为18％的硝酸中的任意一种，温度为90℃，时间为8min；
e)将化学浸蚀后的金属件放入300ml/L的硝酸中进行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出结晶层；其中，温度为25℃，时间为7min；
f)将硝酸出光后金属件放入115ml/L的硝酸中进行阳极氧化处理，具体工艺参数：温度为25℃，电压为18V，电流为1.8A/dm2，时间为40min。
优选的，所述擦干步骤中，使用风枪对金属件表面吹干。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种金属件的表面腐蚀处理工艺，其特征在于，所述包括以下步骤：
1)前处理：对金属件的表面进行抛光处理；
2)表面预处理：包括水洗、氧化、电解和清洗工艺；
3)镀膜：将经过步骤1)处理后的金属件放置于真空室内，采用真空镀膜方法在金属件表面上沉积一层金属薄膜；
4)氧化处理：将镀好金属薄膜的金属件进行阳极氧化处理；
5)擦干：温水浸泡3-5min,通过干布对金属件表面进行擦拭。
2.根据权利要求1所述的金属件的表面腐蚀处理工艺，其特征在于，所述其中水洗步骤：用Na(OH)2化学除油，溶液温度控制在60-70℃，彻底清除金属件在加工过程中的油迹；
其中的氧化步骤：用加入钼酸盐的氧化溶液对不锈钢件进行钝化处理，在60-75℃的温度条件下，氧化时间15-28min，其中含有钼酸盐的氧化溶液的成分包括CrO3150-300g/L、H2SO4150-300g/L；
其中的电解步骤：电解处理是将金属件作为阴极，浸泡在有钼酸盐的电解液中，常温下电解5-10min，其中的电解溶液成分包括70-100g/L的CrO3、150-300gL的H2SO4、70-100g/L的Na2MoO4、300-500gL的H3PO4；
其中的清洗步骤：使用30-40℃的温水对金属件表面进行冲洗。
3.根据权利要求1所述的金属件的表面腐蚀处理工艺，其特征在于，所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
a)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到3×10-3-5×10-3Pa；
b)金属件预热：开启加热器将真空室内的金属件加热至70℃以上，使得金属件表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
c)向真空室内通入惰性气体，气压控制在0.5-2Pa之间；
d)采用如下两种方式中的任意一种释放金属离子：
a、在真空室内设置金属靶材，在金属靶材上施加大于200V的负电压，使得金属靶材释放出金属离子；
b、在真空室内设置金属膜料，采用电子枪对着金属膜料射击，使得金属膜料释放出金属离子；电子枪的输出功率为10-20KW；
e)金属离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的金属离子在电场的作用下向金属件加速，与金属件表面冲撞后，金属件上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的金属离子替换掉金属件上被溅出的金属离子、并沉积于金属件表面上形成一层金属薄膜。
4.根据权利要求3所述的金属件的表面腐蚀处理工艺，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气或氩气。
5.根据权利要求1所述的金属件的表面腐蚀处理工艺，其特征在于，所述阳极氧化处理，按如下步骤进行：
a)碱洗：将镀好金属薄膜的金属件放入碱洗液中进行碱洗脱脂,清除表面有机油脂和无机碳化物；其中，碱洗液包括：60-80g/L氢氧化钠和20g/L表面活性剂；温度为50-70℃，时间为1-2min；
b)水洗：将碱洗后的金属件进行水洗处理；
c)酸洗：将水洗后的金属件放入酸洗液中进行碱洗；其中，酸洗液包括：浓度为15-25％的硫酸,温度为50-60℃，时间为1-2min；
d)将酸洗后的金属件放入溶剂进行化学浸蚀，其中，溶剂为浓度为5-10％的硫酸、浓度为75-85％的磷酸、浓度为15-20％的硝酸中的任意一种，温度为80-95℃，时间为5-10min；
e)将化学浸蚀后的金属件放入250-350ml/L的硝酸中进行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出结晶层；其中，温度为20-30℃，时间为5-8min；
f)将硝酸出光后金属件放入80-150ml/L的硝酸中进行阳极氧化处理，具体工艺参数：温度为20-30℃，电压为12-24V，电流为0.8-2.5A/dm2，时间为30-50min。
6.根据权利要求1所述的金属件的表面腐蚀处理工艺，其特征在于，所述擦干步骤中，使用风枪对金属件表面吹干。
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